Файл: Коды ошибок Postgresql.docx

В PostgreSQL используется специфический подход к обработке транзакций в базах данных. В терминологии SQL транзакцией называется процесс синхронизации результатов выполнения команды с состоянием данных в базе. Данные не записываются на диск немедленно, а лишь отражаются в "текущей" информации состояния, хранящейся в базе. В результате фиксации транзакции последствия выполнения команды окончательно фиксируются в текущем состоянии базы данных.

Возникает очевидная проблема – что произойдет, если два пользователя одновременно попытаются зафиксировать взаимоисключающие изменения в одном объекте базы данных? В некоторых СУБД подобные конфликты предотвращаются путем блокировки (locking).

Блокировкой называется механизм, запрещающий выборку из объекта базы данных на время его модификации, и наоборот. Применение блокировки связано с очевидными проблемами из области быстродействия. Например, выборка заблокированных данных становится невозможной до момента завершения обновления.

В PostgreSQL используется механизм MVCC (Multi-Version Concurrency Control), позволяющий выполнять команды SQL в отложенных транзакционных блоках. Таким образом, каждое подключение к серверу PostgreSQL до фиксации результатов фактически поддерживает временный "образ" объектов базы данных, модифицируемых в транзакционном блоке.

Если в программе отсутствует команда начала транзакционного блока, все команды SQL, передаваемые PostgreSQL, фиксируются автоматически, то есть база данных синхронизируется с. результатами команд сразу же после их выполнения. Тем не менее при явном создании транзакционного блока изменения в базе данных остаются невидимыми для других пользователей вплоть до фиксации. Таким образом, появляется возможность одновременного внесения изменений в разные объекты базы данных. Далее все изменения либо фиксируются, либо откатываются (отменяются).

При откате транзакции все объекты возвращаются к состоянию, в котором они находились до начала транзакционного блока. Такая возможность может пригодиться при восстановлении после незавершенных операций или при отмене любых частичных изменений. Отмененные транзакции не фиксируются в базе данных, и другие пользователи даже не замечают последствий незавершенной транзакции.

В PostgreSQL также поддерживаются курсоры – универсальный и гибкий механизм ссылок на выполненные запросы SQL. Курсор позволяет перебрать содержимое итогового набора и включить в выборку только некоторые из полученных записей. При правильном использовании курсоры повышают эффективность работы со статическими наборами записей в приложениях. Курсоры выполняются только в транзакционных блоках.

В следующем подразделе описаны основные принципы работы с транзакциями и курсорами. В частности, в нем рассматриваются команды создания, фиксации и отката транзакций, а также способы объявления, перемещения и выборки в курсорах.

Транзакционные блоки.

Транзакционные блоки создаются командой SQL BEGIN, за которой могут следовать необязательные ключевые слова WORK или TRANSACTION. Эти ключевые слова делают команду более наглядной, но никак не влияют на работу ее пли транзакционного блока.

С точки зрения пользователя, вносящего изменения в базу данных, все команды SQL после команды BEGIN выполняются немедленно. Но как упоминалось выше, для других пользователей эти изменения остаются невидимыми вплоть до момента фиксации транзакционного блока.

Транзакционный блок завершается командой SQL COMMIT, за которой также могут следовать необязательные ключевые слова WORK или TRANSACTION. Транзакции откатываются командой SQL ROLLBACK, за которой также могут следовать необязательные ключевые слова WORK или TRANSACTION.

PostgreSQL предельно строго относится к ошибкам, возникающим при выполнении команд в транзакциях. Даже простейшие ошибки, вроде приведенной в листинге 7.41, переводят транзакцию в аварийное состояние. В этом состоянии запрещается выполнение любых команд, кроме команд завершения транзакции (COMMIT или ROLLBACK).

Использование курсоров.

Курсор SQL в PostgreSQL представляет собой доступный только для чтения указатель на итоговый набор выполненной команды SELECT. Курсоры часто используются в приложениях, хранящих информацию о состоянии подключения к серверу PostgreSQL. Создание курсора и работа со ссылкой на полученный итоговый набор позволяет приложению организовать более эффективную выборку разных записей итогового набора без повторного выполнения запроса с другими значениями LIMIT и OFFSET.

В прикладных интерфейсах (API) курсоры часто используются для объединения нескольких запросов с последующим их отслеживанием и управлением ими через ссылку на курсор на уровне приложения. Тем самым предотвращается необходимость хранения всех результатов в памяти приложения.

Курсоры часто обладают абстрактным представлением в прикладных интерфейсах (пример – класс PgCursor в libpq++), хотя приложение может напрямую создавать курсоры и работать с ними при помощи стандартных команд SQL. В этом подразделе описаны обобщенные принципы работы с курсорами в SQL, продемонстрированные на примере клиента psql. В PostgreSQL существуют четыре команды, предназначенные для работы с курсорами: DECLARE, FETCH, MOVE и CLOSE.

Команда DECLARE определяет и одновременно открывает курсор, после чего заполняет его информацией по результатам итогового набора выполненного запроса. Команда FETCH позволяет получить записи из открытого курсора. Команда MOVE перемещает "текущую" позицию курсора в итоговом наборе, а команда CLOSE закрывает курсор.

Примечание
Если вас интересует тема использования курсоров в конкретном интерфейсе API, обращайтесь к документации на API.

Объявление курсора.

Команда SQL DECLARE создает курсор и выполняет его. Этот процесс также называется открытием курсора. Курсор может быть объявлен только в существующем транзакционном блоке, поэтому перед объявлением курсора должна быть выполнена команда BEGIN. Синтаксис команды DECLARE:

DECLARE курсор [ BINARY ] [ INSENSITIVE ] [ SCROLL ]

CURSOR FOR запрос

[ FOR { READ ONLY | UPDATE [ OF none [….]]}]

DECLARE курсор. Имя создаваемого курсора.
[ BINARY ]. Ключевое слово BINARY означает, что выходные данные должны возвращаться в двоичном формате вместо стандартного ASCII-кода. Иногда переключение на двоичный формат повышает эффективность курсора, но это относится лишь к пользовательским приложениям, поскольку стандартные клиенты (такие, как psql) работают только с текстовым выводом.
[ INSENSITIVE ] [ SCROLL ]. Ключевые слова INSENSITIVE и SCROLL существуют для совместимости со стандартом SQL, но они описывают поведение PostgreSQL по умолчанию, поэтому их присутствие не обязательно. Ключевое слово SQL INSENSITIVE обеспечивает независимость данных, возвращенных курсором, от других курсоров или подключении. Поскольку PostgreSQL требует, чтобы курсоры определялись в транзакционных блоках, это требование заведомо выполняется. Ключевое слово SQL SCROLL указывает, что курсор поддерживает одновременную выборку нескольких записей. Этот режим поддерживается в PostgreSQL по умолчанию, даже если ключевое слово SCROLL не указано.
CURSOR FOR запрос. Запрос, после выполнения которого итоговый набор становится доступным через курсор.
FOR { READ ONLY | UPDATE [ OF поле [….] ] }. В PostgreSQL 7.1.x поддерживаются курсоры, доступные только для чтения (READ ONLY), поэтому секция FOR оказывается лишней.

Выборка из курсора.

Выборка записей из курсора производится командой FETCH. Синтаксис команды FETCH:

FETCH [ FORWARD BACKWARD | RELATIVE ]

[ число ALL | NEXT | PRIOR ]

{ IN | FROM } курсор

В этом объявлении курсор – имя курсора, из которого производится выборка записей. Курсор всегда указывает па "текущую" позицию итогового набора выполненной команды, а в выборке могут участвовать записи, находящиеся до или после текущей позиции. Направление выборки определяется ключевыми словами FORWARD и BACKUARD, но умолчанию используется прямая выборка (FORWARD). Ключевое слово RELATIVE не обязательно и поддерживается лишь для совместимости со стандартом SQL92.

Внимание
В команде также может использоваться ключевое слово ABSOLUTE, но в PostgreSQL 7.1.x возможности абсолютного позиционирования и выборки в курсорах не реализованы. Курсор использует относительное позиционирование и выводит сообщение о том, что абсолютное позиционирование не поддерживается.

За ключевым словом, идентифицирующим направление, может указываться следующий аргумент – количество записей. Допускается указание конкретного числа записей (в виде целочисленной константы) или одного из нескольких ключевых слов. Ключевое слово ALL означает, что команда возвращает все записи, начиная с текущей позиции курсора. С ключевым словом NEXT (используется по умолчанию) команда возвращает следующую запись от текущей позиции курсора. С ключевым словом PRIOR возвращается запись, находящаяся перед текущей позицией курсора.

Ключевые слова IN и FROM эквивалентны, из них в команде должно присутствовать одно.

Перемещение курсора.

Курсор поддерживает информацию о текущей позиции в итоговом наборе команды SELECT. Перемещение курсора к заданной записи выполняется командой MOVE. Синтаксис команды MOVE:

MOVE [ FORWARD | BACKWARD | RELATIVE ]

[ число ALL | NEXT | PRIOR ]

{ IN | FROM } курсор

Как видно из приведенного объявления, синтаксис команды MOVE очень близок к синтаксису команды FETCH. Впрочем, команда MOVE никаких записей не возвращает и лишь перемещает текущую позицию курсора. Смещение задается целочисленной константой или ключевым словом ALL (перемещение в заданном направлении на максимально возможное расстояние), NEXT или PRIOR.

Закрытие курсора.

Команда CLOSE закрывает ранее открытый курсор. Курсор также автоматически закрывается при выходе из транзакционного блока, в котором он находится, при фиксации транзакции командой COMMIT или ее откате командой ROLLBACK. Синтаксис команды CLOSE (курсор – имя закрываемого курсора):

CLOSE курсор.

Расширение PostgreSQL.

PostgreSQL не ограничивает пользователя встроенными функциями и операторами, позволяя ему создавать собственные расширения. Если вам приходится часто выполнять некоторую стандартную последовательность команд SQL или программных операций, пользовательские функции помогут решить эту задачу более надежно и эффективно. Также в PostgreSQL предусмотрена возможность определения операторов для вызова пользовательских (или встроенных) функций, что делает команды SQL понятнее и эффективнее.

Функции и операторы тоже существуют как объекты базы данных и поэтому связываются с конкретной базой. Например, функция, созданная при подключении к базе данных booktown, доступна только для пользователей, также подключившихся к этой базе.

Если некоторые общие функции или операторы должны использоваться в разных базах данных, создайте их в базе данных template 1. В этом случае объекты функций и операторов будут автоматически копироваться из шаблона template 1 при создании новой базы данных.

В следующих подразделах рассматриваются операции создания, использования и удаления нестандартных функций и операторов.

Создание новых функций

Разновидность команды SQL99 CREATE FUNCTION, поддерживаемая в PostgreSQL, не обладает прямой совместимостью со стандартом, но зато обеспечивает широкие возможности для расширения PostgreSQL за счет создания пользовательских функций (за информацией о встроенных операторах и функциях обращайтесь к главе 5).

Синтаксис команды CREATE FUNCTION:

CREATE FUNCTION имя ([ тип_аргумента [….] ])

RETURNS тип_возвращаемого_значения

AS 'определение'

LANGUAGE 'язык'

[ WITH (атрибут [….]) ]

Здесь:

CREATE FUNCTION имя ([ тпип_аргумента [,…] ]). После ключевых слов CREATE FUNCTION указывается имя создаваемой функции, после чего в круглых скобках перечисляются типы аргументов, разделенные запятыми. Если список в круглых скобках пуст, функция вызывается без аргументов (хотя сами круглые скобки обязательно должны присутствовать как в определении функции, так и при ее использовании).
RETURNS тип_возвращаемого_значения. Тип данных, возвращаемый функцией.
AS ' определение'. Программное определение функции. В процедурных языках (таких, как PL/pgSQL) оно состоит из кода функции. Для откомпилированных функций С указывается абсолютный системный путь к файлу, содержащему объектный код.
LANGUAGE 'язык'. Название языка, на котором написана функция. В аргументе может передаваться имя любого процедурного языка (такого, как plpgsql или plperl, если соответствующая поддержка была установлена при компиляции), С или SQL.
[ WITH (атрибут [….]) ]. В PostgreSQL 7.1.x аргумент атрибут может принимать два значения: iscachablen isstrict.
- iscachable. Оптимизатор может использовать предыдущие вызовы функций для ускоренной обработки будущих вызовов с тем же набором аргументов. Кэширование обычно применяется при работе с функциями, сопряженными с большими затратами ресурсов, но возвращающими один и тот же результат при одинаковых значениях аргументов.
- isstrict. Функция всегда возвращает NULL в случае, если хотя бы один из ее аргументов равен NULL. При передаче атрибута isstrict результат возвращается сразу, без фактического выполнения функции.

Примечание
PostgreSQL позволяет перегружать функции, то есть присваивать одно имя нескольким функциям, отличающимся по типу аргументов. Перегрузка позволяет связать с одним именем функции несколько выполняемых операций в зависимости от количества и типа аргументов.

Создание функций SQL.

Из всех разновидностей функций в PostgreSQL проще всего создаются "чистые" функции SQL, поскольку их создание не требует ни знания других языков, ни серьезного опыта программирования. Функция SQL определяется как обычная команда с позиционными параметрами.

Позиционный параметр представляет собой ссылку на один из аргументов, переданных при вызове функции SQL. Он называется позиционным, поскольку в ссылке указывается его позиция в списке переданных аргументов. Позиционный параметр состоит из знака $, за которым следует номер (нумерация начинается с 1). Например, $1 означает первый аргумент в переданном списке.

Сообщение CREATE означает, что создание функции прошло успешно. Созданная функция доступна для всех пользователей, обладающих соответствующими правами.

Создание функций на языке С.

СУБД PostgreSQL, написанная на языке С, может динамически подгружать откомпилированный код С без перекомпиляции пакета. Использование команды CREATE FUNCTION для компоновки с функциями С разрешено только суперпользователям, поскольку эти функции могут содержать системные вызовы, представляющие потенциальную угрозу для безопасности системы.

Документирование всего интерфейса API системы PostgreSQL выходит за рамки книги. Впрочем, опытный программист сможет очень легко написать, откомпилировать и скомпоновать простейшие функции С с использованием загружаемых общих модулей.

У компилятора gcc (GNU С Compiler) имеется ключ – shared, предназначенный для создания динамически загружаемых модулей. В простейшем случае загружаемый модуль создается командой следующего вида:

$ gcc – shared input.с – о output.so

Здесь input.с – имя файла, содержащего компилируемый код С, a output.so – файл общего загружаемого модуля.

Внимание
В этот простейший пример не были включены заголовочные файлы PostgreSQL. В данном случае они не нужны из-за очевидного соответствия между типами данных С и SQL. Более реальные примеры с использованием внутреннего интерфейса API PostgreSQL и структур данных находятся во вложенном каталоге contrib исходного каталога PostgreSQL.

По умолчанию PostgreSQL ищет в общем модуле функцию с тем же именем, с которым она создается в PostgreSQL. Такой способ подходит для функции is_zero(integer), имя которой соответствует откомпилированному символическому имени функции is_zero(int) в файле is_zero.so. Для предотвращения конфликтов имен вторая функция в общем объектном модуле определяется с сигнатурой is_zero_two(int.int). Чтобы ассоциировать ее с перегруженной функцией PostgreSQL, получающей два аргумента вместо одного, имя функции С в виде строковой константы передастся после пути к файлу общего модуля.

Имя указывается без круглых скобок и без перечисления аргументов, а от пути к файлу оно отделяется запятой.

Уничтожение функций.

Функции уничтожаются владельцем или суперпользователем при помощи команды SQL DROP FUNCTION. Синтаксис команды DROP FUNCTION:

DELETE FUNCTION имя ([ тип_аргумента [….] ]):

Сообщение сервера DROP означает, что функция была успешно удалена. Команда DROP FUNCTION, как и большинство команд DROP, необратима, поэтому перед ее выполнением убедитесь в том, что функцию действительно требуется удалить.

Создание новых операторов.

Кроме пользовательских функций PoslgreSQL позволяет создавать пользовательские операторы. С технической точки зрения операторы всего лишь обеспечивают альтернативный синтаксис для вызова функций. Например, оператор сложения (+) в действительности вызывает одну из встроенных функций (numeri c_add() и т. д.). Пример:

booktown=# SELECT I + 2 AS by_operator .numeric_add(l,2) AS by_function;

by_operator [ by_function

3 | 3

(1 row)

Определение оператора сообщает, к какому типу данных относятся левый и правый операнды. Кроме того, в определении указывается функция, которой при вызове в качестве аргументов передаются операнды.

Создание оператора.

Новые операторы создаются командой SQL CREATE OPERATOR. Синтаксис команды CREATE OPERATOR:

CREATE OPERATOR оператор (PROCEDURE = функция

[. LEFTARG = тип1 ]

[. RIGHTARG = тип2 ]

[. COMMUTATOR = коммутатор ]

[. NEGATOR = инвертор ]

[. RESTRICT = функция ограничения ]

[. JOIN = функция_обьединения ]

[. HASHES ]

[. SORT1 = левдя_сортировкд ]

[. SORT2 = правая_сортировка ])

В этом определении оператор – символ нового оператора, а функция – имя функции, вызываемой этим оператором. Остальные секции не обязательны, хотя в определении должна присутствовать хотя бы одна из секций LEFTARG или RIGHTARG. Оператор может состоять из следующих символов:

*-*/<>= !@#*π&|-?$